DETERMINAÇÃO DAS CONDUTIVIDADES HIDRÁULICAS DAS ZONAS SATURADA E NÃO SATURADA DO AQUÍFERO FREÁTICO NAS ADJACÊNCIAS DO ATERRO CONTROLADO DE LONDRINA.

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1 DETERMINAÇÃO DAS CONDUTIVIDADES HIDRÁULICAS DAS ZONAS SATURADA E NÃO SATURADA DO AQUÍFERO FREÁTICO NAS ADJACÊNCIAS DO ATERRO CONTROLADO DE LONDRINA. Autores: André Celligoi 1 ; Diogo Lamônica 2 ; Andressa de Cássia Machado 3 ; Rodrigo Vitor 4 ; Hugo Reis Medeiros. Resumo O aterro controlado de Londrina está localizado na porção leste da cidade, sobre a Formação Serra Geral. Foi realizado um estudo no aqüífero freático que se encontra nas adjacências do aterro, procurando se estabelecer metodologias de investigação do solo e subsolo, com poços de monitoramento e sondagens SPT. Essas medologias permitem a analise das águas subterrâneas e a determinação da pluma de contaminação oriunda do chorume produzido pelo lixo enterrado. Nos poços de monitoramento foram realizados ensaios de Slug que, analisados pela metodologia de Hvorslev, fornecem as condutividades hidráulicas da zona saturada do aqüífero freático. As condutividades hidráulicas da zona não saturada foram obtidas pelas sondagens SPT. Os valores obtidos nos testes de Slug foram significativamente maiores do que os das sondagens SPT, demonstrando que a zona saturada, correspondente ao basalto semi-alterado intensamente fraturado horizontalmente, possui alta condutividade, maior que o solo propriamente dito. Palavras chave: Aterro controlado, aqüífero freático, Formação Serra Geral, poços de monitoramento, testes de Slug 1 Professor Adjunto do Departamento de Geociências da Universidade Estadual de Londrina. Caixa Postal Cep: Londrina PR. Fone: (43) Fax: (43) celligoi@.uel.br 2 Aluno graduação, estagiário bolsista. Universidade Estadual de Londrina. Caixa Postal Cep: Londrina PR. Fone: (43) Fax: (43) diogolamonica@hotmail.com 3 Aluna graduação, estagiária bolsista. Universidade Estadual de Londrina. Caixa Postal Cep: Londrina PR. Fone: (43) Fax: (43) andressamor22@hotmail.com 4 Aluno graduação, estagiário bolsista. Universidade Estadual de Londrina. Caixa Postal Cep: Londrina PR. Fone: (43) Fax: (43) ro_vitorgeo@yahoo.com.br Aluno graduação, estagiário bolsista. Universidade Estadual de Londrina. Caixa Postal Cep: Londrina PR. Fone: (43) Fax: (43) gohu-nc@bol.com.br XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 1

2 Abstract The controlled landfill of Londrina is located on east portion from city, under the Serra Geral formation. A groundwater study was made near the landfill, with investigation methodologies, including monitoring wells and SPT drillings. These methodologies allow analyze the groundwater flows and the determination of the plume contamination by the leachate from the waste. Slug tests were made on the groundwater monitoring wells, analyzed by Hvorslev methodology provide the hydraulic conductivities from the saturated zones. The hydraulic conductivities from unsaturated zone have been obtained by SPT drillings. Slug tests data were higher than the SPT drilling, showing that the hydraulic conductivities of the saturated zone are higher than the unsaturated zones themselves. Keywords: controlled landfill, landfill, Serra Geral formation, monitoring wells, Slug Test. 1 Introdução. As cidades de grande e médio porte no Brasil possuem grandes problemas ambientais, como a má disposição de resíduos sólidos nos aterros sanitários - caso da cidade de Londrina. O aterro controlado de Londrina começou a receber lixo urbano em 1977, a escolha do local não obedeceu nenhum critério técnico. Em 1993 teve início o primeiro estudo da área, com a instalação de metodologias de investigação do solo e subsolo. Em 2000 se realizou outro estudo do aterro, mais detalhado com sondagens SPT e poços de monitoramento (PM), para que permitisse análise de águas subterrâneas e a determinação da pluma de contaminação, oriunda da infiltração e percolação do chorume produzido pelo lixo depositado. A cidade de Londrina possui aproximadamente habitantes, produzindo assim 33 ton/dia de lixo. O aterro está localizado em um vale, na porção mais alta do terreno, na área de recarga do aqüífero freático, na área de descarga do aqüífero está localizada a nascente do Córrego dos Periquitos. O aqüífero freático está localizado nas adjacências do aterro, este aqüífero se encontra estruturalmente a cima do Serra Geral, considerado o mais importante da região. XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 2

3 Os poços de monitoramento (PM) e as sondagens SPT e foram feitos na área correspondente ao aqüífero freático. As sondas SPT e os poços de monitoramento (com a realização de testes Slug) fazem parte de uma metodologia para se determinar as condutividades hidráulicas (k) das zonas não saturada e saturada da área. 2 Objetivos. O objetivo desse estudo é comparar as condutividades hidráulicas (k) das zonas não-saturada e saturada do aqüífero freático das adjacências do aterro de Londrina. Esses dados servem de base para estudos hidrogeológicos e das redes de fluxos subterrâneos dos aqüíferos freático e Serra Geral. É objetivo, também, a utilização da metodologia de Slug Test como referencial para a obtenção da condutividade hidráulica da zona saturada, através de poços de monitoramento. 3 - Localização da área. A área do aterro está localizada na região leste da cidade de Londrina, como se pode observar na figura 1, entre as coordenadas UTM E-W: e e UTM N-S: e , correspondendo a uma área de m 2. XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 3

4 UTM N-S ÁREA URBANA DE LONDRINA ÁREA DE ESTUDO L ONDRI NA EST RAD A DO L IM OEI RO BAL ANÇA E ST RADA IN T ER ESÍ DUOS E P/ DESCARG SIS T EMAS DA SAÚD NA VAL AS DE R DE 2 0 A ÁREA AN EXADA EM CAPT AÇÃ O DE CH ORU ME 1 RO E S ÃO 10 M IN A D I VI AS D IS S PI A D O R 49 CA FÉ UTM E-W Figura 1 - Mapa de Localização do aterro de Londrina. 4 Aspectos Geológicos. O aterro controlado se encontra na porção leste de Londrina, localizando-se, em sua totalidade, sobre as rochas basálticas da Formação Serra Geral (CELLIGOI & DUARTE 1996), correspondendo à unidade hidrogeológica designada Aqüífero Serra Geral. A formação Serra geral é composta por basaltos pretos a cinza escuros, de estrutura maciça ou vesicular, fraturados e com o manto de intemperismo muito pouco presente em algumas localidades, até cerca de 30 metros nas regiões mais elevadas topograficamente (REBOUÇAS, 1978). XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 4

5 O solo argiloso encontrado na região do aterro é originário, principalmente, do intemperismo do mineral plagioclásio, mineral este que tem sua presença marcante nas rochas basálticas. Durante os trabalhos de perfuração dos poços de monitoramento (PM), nas diversas amostras retiradas e analisadas, verificou-se também a presença de minerais como piroxênio e clorita. - Modo de ocorrência das águas subterrâneas. Na grande área estudada existem duas formas de ocorrência de água subterrânea: o aqüífero freático e o sistema aqüífero Serra Geral (CELLIGOI & DUARTE, 1996). Aqüífero Serra Geral. O Aqüífero Serra Geral tem seu modo de ocorrência restrito ao basalto, ao contrario dos aqüíferos sedimentares ele se não se constitui em um meio homogêneo, existindo apenas nas zonas de descontinuidades das rochas basálticas e semi-alteradas, principalmente em estruturas tectônicas do tipo fratura e/ou falhamento, pelas suas características litológicas de rochas cristalinas, se constitui em um meio aqüífero de condições hidrogeológicas heterogêneas e anisotrópicas (FREEZE & CHERRY, 1979) A Formação Serra Geral, local de ocorrência do aqüífero, possui uma porosidade baixa, com a entrada de água no aqüífero (recarga) devido à ocorrência de fraturas, sendo por isso considerado de porosidade e permeabilidade secundária. Aqüífero Freático. O aqüífero freático, aqui, é composto por camadas de solo e rocha alterada, possuindo características geológicas de sedimentos argilosos, sendo geralmente pouco espesso e com baixa profundidade do nível saturado. Segundo CELLIGOI (et.al. 2001) Este aqüífero possui características essências de aqüífero livre ou não-confinado. Dessa forma, a recarga se dá diretamente a partir de águas pluviais nas áreas mais elevadas topograficamente. Esse aqüífero pode ter sua área de descarga nas nascentes ou no curso dos rios (fluxo de base), ou por meio de falhamento geológico compor sistemas como o Serra Geral, que em determinadas regiões tem sua recarga por falhamento geológico. XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas.

6 6 - Determinação da condutividade hidráulica (k). Foram determinadas as condutividades hidráulicas (k) das zonas não-saturarada e saturada do aqüífero freático nas adjacências do aterro de Londrina. Para a determinação da condutividade hidráulica (k) da zona não saturada foram feitas sondagens do tipo SPT (Standard Penetration Test), e para a da zona saturada foram realizados ensaios de Slug (Slug Tests) em poços de monitoramento (PM). Tais poços foram perfurados no ano de 2000 para estudar o comportamento da pluma poluente oriunda do lixo depositado. Os poços de monitoramento (PM) estão localizados nas adjacências do aterro, no meio e nas porções inferiores da vertente do vale, sendo um total de doze poços. O estudo da zona não-saturada, bem como a determinação da sua condutividade hidráulica (k), foi realizado por sondagens SPT. As sondagens foram feitas ao lado de determinados poços (PM, PM8, PM11), com o objetivo de se comparar as condutividades. A baixo um mapa com a localização dos PM e das sondagens SPT (Figura 2). Figura 2 Mapa de localização dos PM e sondagens SPT. XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 6

7 Nos poços, 8 e 11 foram realizados testes de Slug, os quais são utilizados para se determinar a condutividade hidráulica (k) da zona saturada. O Slug test é uma metodologia de fácil e rápida realização, de baixo custo e dispensa o bombeamento de água do poço. O ensaio consiste em introduzir ou retirar um sólido (slug) dentro do poço, de forma que o nível d água no poço seja elevado ou rebaixado instantaneamente (Figura 3). Este volume deslocado equivale à adição ou à retirada instantânea de água do aqüífero. Monitorando o posicionamento do nível d água, obtém-se uma curva de abaixamento do nível d água. com tempo (Figura 4). Desta curva são extraídos os parâmetros que, juntamente com as características geométricas do poço, fornecem o valor de condutividade hidráulica (k). 1,67 1,66 1,6 1,64 1,63 N.A. 1,62 1,61 1,6 1,9 N.A. 1, Figura 3: Curva de abaixamento do nível d agua. NA t (t=0) o NA t > to Superfície NA original Ho 2r Ht Aquífero 2R Le Aquífero Impermeável Figura 4: Ensaio de Slug. XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 7

8 Para se interpretar os dados de testes de slug foi utilizada a metodologia de Hvorslev. A determinação da condutividade hidráulica pelo método de Hvorslev, é efetuada através da seguinte fórmula (Equação 1: Hvorslev) Onde: K - condutividade hidráulica K = r 2 ln( L 2L T e e / R) 0 (Equação 1: Hvorslev) r - raio do revestimento R - raio do poço L e - comprimento do filtro T o - tempo que leva para o nível d água cair 37 % da variação inicial A sondagem SPT foi realizada, de acordo com a norma NBR-6484/97, ao lado dos PM2, PM, PM8. O método SPT consiste em sondagens feitas por amostrador, que vai sendo cravado no solo (com ou sem o auxílio de circulação de água) com golpes de martelo, onde é anotada a quantia de golpes necessários para cravar cada parcela da sonda. 7 - Interpretação dos resultados. Como mostrado anteriormente, os ensaios de slug são realizados nos poços de monitoramento. Os testes de slug modificam o comportamento do nível d agua, resultando tabelas de tempo (s) x h/h 0 (m), interpretados pelo Software Aquifer Test, que utiliza a metodologia de Hvorslev para a determinação da Condutividade Hidráulica (k). A seguir podemos observar a determinação da condutividade hidráulica pelo Software Aquifer Test nos poços de monitoramento (figura ), 8 (figura 6) e 11(figura 7). XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 8

9 Figura : Condutividade do PM Figura 6: Condutividade do PM 8 XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 9

10 Figura 7: Condutividade do PM 11 As sondagens SPT foram feitas ao lado dos poços, 8 e 11. Os resultados das determinações das condutividades hidráulicas da zona não saturada foram menores que o da não saturada (figura 8). Os filtros dos poços de monitoramento estão na zona saturada, onde ocorre o basalto e semi-alterado, e as fraturas horizontais proporcionam maior permeabilidade e condutividade (figura 9). Figura 8: Tabela com valores das condutividades. UTM E-W UTM N-S PM SPT k não saturada cm/s k saturada cm/s PM SP 1 1,9 x 10-1,94 x PM 8 SP 2 4,49 x ,46 x PM 11 SP 3 3,0 x 10-7,70 x 10-2 XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 10

11 Figura 9: Foto com o perfil de solo e rochas alterada e sã de basalto da Formação Serra Geral, mostrando os fraturamentos horizontais (Foto: Arq. Arlen). A porção relativa à zona não saturada é composta por camadas de solos e rocha alterada, possuindo características geológicas sedimentos argilosos, sendo pouco permeável e possuindo baixa condutividade. Nota-se, pelos valores obtidos nos testes, que a camada de solo e rocha alterada, correspondente ao aqüífero freático, tem duas condutividades distintas: A camada de solo não saturado, de característica argilosa, possui uma média de 1,84 x 10 - cm/s, em três testes realizados, enquanto que a porção de rocha alterada, na base do perfil de alteração, possui média de 3,70 x 10-2 cm/s. Tais valores concordam com o esperado para o perfil do manto de alteração, em que a rocha semi-alterada, neste caso saturada, possui uma série de pequenos fraturamentos e diáclases horizontais, as quais permitem uma maior percolação de água provinda das camadas superiores. Por outro lado, as porções relativas ao solo propriamente dito, tratado neste trabalho como nãosaturado, assumem características de um meio poroso pouco permeável, devido à grande presença de material argiloso oriundo da decomposição dos minerais do tipo plagioclásio e piroxênios, presentes nos basaltos. XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 11

12 8 Conclusões. O aterro controlado se encontra na porção leste de Londrina, a cidade de Londrina localiza-se, em sua totalidade, sobre as rochas basálticas da Formação Serra Geral. Foi realizado um estudo no aqüífero freático localizado nas adjacências do aterro, com a instalação de metodologias de investigação do solo, subsolo e das águas subterrâneas, como instalação de poços de monitoramento e sondagens SPT. Nos poços de monitoramento foram realizados testes de Slug, que interpretados pela metodologia de Hvorslev forneceram as condutividades hidráulicas da zona saturada do aqüífero freático. As condutividades da zona não saturada foram obtidas com a sondagem SPT. Os valores das condutividades não foram iguais, sendo os da zona saturada maiores que o da não saturada. Isso ocorre devido à zona saturada corresponder à porção de maior fraturamento horizontal de material semi-alterado, proporcionando uma maior percolação da água subterrânea neste nível. A zona não-saturada, por sua vez, corresponde ao solo, propriamente dito, tem características de um meio poroso pouco permeável, permitindo uma percolação dificultada pela presença de materiais extremamente argilosos, próprios dos solos da região. 9 - Referências bibliográficas. CELLIGOI, A.; SANTOS, M. M.; VIANNA, T. R. Análise e interpretação do gradiente hidráulico do aqüífero freático em uma área na região sul de Londrina-PR. Revista de Geografia. Universidade Estadual de Londrina, v. 10, n. 1, p , CELLIGOI, A. & DUARTE, U. Critérios hidrogeológicos na locação de poços tubulares na Formação Serra Geral, In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, (9.: 1996: Salvador), Anais... Salvador, ABAS, FREEZE, R.A. & CHERRY, J.A. Groundwater. Prentice-Hall inc., New Jersey, 604 p, HVORSLEV, M. J. Time lag and soil permeability in groundwater observations. Bulletin Army. XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 12

13 REBOUÇAS, A.C. Potencialidades hidrogeológicas dos basaltos da bacia do Paraná no Brasil. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA (30.: 1978), Anais..., v.6, p , 1978 XIV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. 13